ファイバーアウト出力200Wの半導体レーザー：リコー ハイパワーVCSELモジュール

リコーは、高い出力性能を備えたファイバーカップリング式808nm帯半導体レーザー「ハイパワーVCSELモジュール」を開発した。VCSELアレイ単体の出力は310W、ファイバーアウト出力は200Wを達成。センシング用途に加えて、エンジンなどの点火用途にも適用できるという。

[EDN Japan]

ファイバーアウト出力200Wを達成

左＝ファイバーカップリング式808nm帯半導体レーザー「ハイパワーVCSELモジュール」にファイバーと空冷装置を装着／右＝ハイパワーVCSELモジュール

　リコーは2016年7月、高い出力性能を備えたファイバーカップリング式808nm帯半導体レーザー「ハイパワーVCSELモジュール」を開発したと発表した。レーザー点火やレーザー加工機、センシング用途に加え、エンジンなどの点火用途にも適用できる。

　同社は、面発光レーザー素子と呼ばれる半導体レーザーデバイス「VCSEL（Vertical Cavity Surface Emitting Laser）」素子を用いたアプリケーションの開発を進めてきた。今回同モジュールでは、VCSEL素子の発光効率の向上と発光チャンネルの大規模集積化により、アレイの高出力化を実現。VCSELアレイ単体の出力は310W、モジュールとしてのファイバーアウト出力は200Wを達成している。

　また、面上に多数の発光チャンネルを有するVCSELアレイと、各発光チャンネルに対応するレンズを1枚のチップに集積したマイクロレンズアレイ（MLA）を用いることで、数点の部品での実装と小型化を可能にした。

　VCSELは、従来の端面発光レーザーに比べて波長の温度安定性が10倍程度高く、温度変化に対する波長安定性に優れている。これにより同モジュールでは、固体レーザーの励起時に、励起光の波長安定性が得ることができる。そのため、精密な温度コントロール装置を不要とし、モジュールを小型化できるという。

　同社は今後、独自の光学技術を組み合わせ、レーザー加工機やレーザーパターニングなどの表面加工、非熱加工への展開を見据えた開発を進めるとした。